Электролигерад МОЛНИЯ - идея, создание, опыт эксплуатации

[nikvic]

ОК. Тогда интересно было бы узнать, какой по вашей модели будет предельный КПД  мотора при синусном управлении с учетом активных потерь, расчитанных (или взятых) по вашей методике?

Здесь всё просто. Фазы противоЭДС и напряжения питания совпадают, и локальный КПД одинаков во все моменты, равен отношению амплитуд. Так что чисто электрический КПД линейно растёт от 0 до 100% при увеличении РПМ от 0 до холостого хода. Мощность меняется   по школьной параболе, с максимумом в точке КПД=50% и нулём для КПД=100% 

Это всё - без иных потерь, только омические... 

[aleks17121960]

Писали же что у китайских МК пластины набора не изолированы друг от друга (как должно быть по праву), и это вроде сильно влияет на КПД. так же говорили, что используется не электротехническая сталь, а какое-то гггг.
что скажите?

Да, не изолированы, но ИМХО, не соединены по всей площади. Думаю они соединены в месте крепления к несущей конструкции (крепления на ось), а это не влияет на потери т.к. нет замкнутого контура. Иначе КПД МК был бы как у трансформатора с к.з. витков, или как у КПП с песком вместо масла.
Вот у транса пластины не изолированы от охватывающей ленты, и ничего:

Не совсем так...Пластины покрыты электротехническим лаком.На старье встречается термохим.обработка(слой с пониженой проводимостью).Кроме того,маг.поле практически замкнуто в сердечнике.

[AlexPFR]

ОК. Тогда интересно было бы узнать, какой по вашей модели будет предельный КПД  мотора при синусном управлении с учетом активных потерь, расчитанных (или взятых) по вашей методике?

Здесь всё просто. Фазы противоЭДС и напряжения питания совпадают, и локальный КПД одинаков во все моменты, равен отношению амплитуд. Так что чисто электрический КПД линейно растёт от 0 до 100% при увеличении РПМ от 0 до холостого хода. Мощность меняется   по школьной параболе, с максимумом в точке КПД=50% и нулём для КПД=100% 

Это всё - без иных потенрь, только омические... 

Спасибо. По вашей модели получается, что если учитывать только омические потери в проводах обмотки, то КПД мотора на холостом ходу будет 100%  при синусном управлении и 92% при прямоугольном. Я не понял только одно. Какой категории вы относите 8% потерь при прямоугольном управлении? Грубо говоря, эти 8% будут греть мотор или нет?

[nikvic]

По вашей модели получается, что если учитывать только омические потери в проводах обмотки, то КПД мотора на холостом ходу будет 100%  при синусном управлении и 92% при прямоугольном. Я не понял только одно. Какой категории вы относите 8% потерь при прямоугольном управлении? Грубо говоря, эти 8% будут греть мотор или нет?

Для синуса правильнее говорить о почти 100% для оборотов почти холостых, т.е. фактически о пределе.

Для прямоугольника этот предел равен нулю, а максимум КПД достигается при оборотах, близких к 96% от холостого хода.

Да, эти 8% греют мотор.

[AlexPFR]

По вашей модели получается, что если учитывать только омические потери в проводах обмотки, то КПД мотора на холостом ходу будет 100%  при синусном управлении и 92% при прямоугольном. Я не понял только одно. Какой категории вы относите 8% потерь при прямоугольном управлении? Грубо говоря, эти 8% будут греть мотор или нет?

Для синуса правильнее говорить о почти 100% для оборотов почти холостых, т.е. фактически о пределе.

Для прямоугольника этот предел равен нулю, а максимум КПД достигается при оборотах, близких к 96% от холостого хода.

Да, эти 8% греют мотор.

Спасибо. Думаю ваша модель  полезна при анализе потерь при работе мотор-колеса.

Я наконец прочитал ветку Nicolas про улучшение работы мотор-колеса Ямасаки.
https://electrotransport.ru/index.php/topic,1322.0.html
Впечатления двойственные.
С одной стороны, синусное управление контроллера его конструкции позволило увеличить максимальную мощность мотора на 30% по сравнению с китайским контроллером (с 345 до 450 ватт  от 36 вольтовой батарейки).
А с другой стороны неясно насколько возрос КПД. Нет исходного значения при работе с китайским контроллером. КПД мотора с синусным контроллером равен 80%, что прямо скажем не впечатляет.Методика измерения КПД с новым контроллером странная. Два одинаковых мотор-колеса жестко связаны роторами. Одно управляется синусным контроллером и крутит второе,  которое работает генератором, нагруженным активно. Суммарный КПД получается 61% и из этого делается вывод о КПД отдельного мотора 80% в предположении, что КПД генератора и мотора равны, а это не так,если мотор  не запитывается чистым трехфазным синусным напряжением.  Форма тока в обмотке мотора при управлении синусным контроллером тоже не приводится.
Полезной информации по увеличения КПД мотор-колеса, управляемого от синусного контроллера фактически нет.
Из той информации, которую мне пока удалось нарыть в сети, можно сделать вывод о том, что для велосипедного мотор-колеса без механического редуктора максимальный КПД 86%.

[nikvic]

КПД мотора с синусным контроллером равен 80%, что прямо скажем не впечатляет.Методика измерения КПД с новым контроллером странная. Два одинаковых мотор-колеса жестко связаны роторами. Одно управляется синусным контроллером и крутит второе,  которое работает генератором,...

Ничего не поделаешь - довольно трудно получать точные значения момента на работающем МК. У него даже вала нет, чтобы приклеить датчики кручения...

  Здесь могли бы порезвиться самодельщики. Например, между доской и полом ставится два больших катка, а к доске прижимется собранное колесо с МК. Доска "хочет уехать", и силу трения-тяги можно мерять тарированным динамометром. Радиус хорошо накачанного колеса меряется достаточно точно, большие катки нужны для минимизиции горизонтальной силы со стороны катков...

[AlexPFR]

КПД мотора с синусным контроллером равен 80%, что прямо скажем не впечатляет.Методика измерения КПД с новым контроллером странная. Два одинаковых мотор-колеса жестко связаны роторами. Одно управляется синусным контроллером и крутит второе,  которое работает генератором,...

Ничего не поделаешь - довольно трудно получать точные значения момента на работающем МК. У него даже вала нет, чтобы приклеить датчики кручения...

  Здесь могли бы порезвиться самодельщики. Например, между доской и полом ставится два больших катка, а к доске прижимется собранное колесо с МК. Доска "хочет уехать", и силу трения-тяги можно мерять тарированным динамометром. Радиус хорошо накачанного колеса меряется достаточно точно, большие катки нужны для минимизиции горизонтальной силы со стороны катков...

Дело не в точности измерения, а в неопределенности, когда систематическая ошибка может достигать десятков процентов. Но это неважно,по-любому,кпд мотора будет меньше, чем у генератора, и величина кпд мотор-колеса, управляемого от синус-контроллера не больше 80%, что мало.
И сразу закрадывается простая мыслишка, а так ли хорош ШИМ синтез синусоиды для улучшения КПД двигателя? Ответа у меня нет.Придется копать глубже. Только боюсь не все там в шоколаде окажется.

[nikvic]

Дело не в точности измерения, а в неопределенности, когда систематическая ошибка может достигать десятков процентов. Но это неважно,по-любому,кпд мотора будет меньше, чем у генератора, и величина кпд мотор-колеса, управляемого от синус-контроллера не больше 80%, что мало.
И сразу закрадывается простая мыслишка, а так ли хорош ШИМ синтез синусоиды для улучшения КПД двигателя? Ответа у меня нет.Придется копать глубже. Только боюсь не все там в шоколаде окажется.

Да, МК+контроллер уже не вполне подобен генератору, нагруженному на балластное сопротивление. "Внутренний" КПД мотора придётся умножать на ~95%...

Преимущества синус-контроллера практически невелики, согласен.
Есть однако, ситуация, когда программируемость контроллера даёт солидный довесок. Скажем, для жителя Фриско, где подъёмы чередуются со спусками, полноценная рекуперация добавляет %%50 к дальности. А синус программируется как приятная опция...

[AlexPFR]

С синус-контроллером в первом приближении вроде разобрались. Для жителя Москвы особой необходимости в нем нет

Надо бы вернуться к исходной точке. Какой собственно КПД МК Алексея при движении со скоростью 55 и 70 км/час?  Уже после ответа на этот вопрос надо переходить к следующему этапу - можно ли его улучшить.
Пока что экспериментальные факты таковы:
На холостом ходу МК потребляет (фактически потребляет контроллер+МК):
При  55 В   (соответствует скорости 55 км/ч)  88 ватт;
При 70 В   (70 км/час)  140 ватт

При движении по трассе 1700 ватт (70 км/ч), 750-900 ватт ( 55 км/ч).

Надо выяснить омические потери в проводах обмотки.

[AlexPFR]

Специально для  FAS_r7, с целью стимулировать его поделиться экспериментальными данными, привожу ссылку на видео канадского электролигерада с обтекателем, мчащегося со скоростью 71 км/час.

http://www.tvclip.biz/video/ONLQT8-kp1c/crystalyte-x5-x5303-71kmhr-44mph-86v-full-fairing-test.html

http://www.tvclip.biz/video/30qkVMnLMMs/electric-bike-2.html

Обратите внимание на потребляемую мощность.

[botas]

У него мидель громадный, да и сам обтекатель так себе.

Мне кажется, что тут более реальные данные.
Лигерад при 250Вт - 43 км/ч, с задним обтекателем - 47 км/ч, с полным обтекателем - 74 км/ч.
M5 активно участвует в соревнованиях и, мне кажется, эти данные они не с потолка брали.

Т.е. задний обтекатель может дать 9-10% прибавки в скорости или 19-20% экономии энергии при условии правильного его изготовления.

[AlexPFR]

Зато он прикольный и симпатичный. Потребляемая мощность великовата, да. Зато приводятся данные по КПД МК Кристалайт при мощности 2.7 кВт.

[FAS_r7]

Про омы именно моего двигуна.  Мерил мобилозарядкой, амперметром и вольтметром:  0.082В/0.61А=0.134Ом. это между двух фаз МК, вместе с ~18*2см подводящих проводов в 3.5мм².

про 74кмч обтекаемого М5 мне как-то не верится, хотя   
мне вот эта страничка больше нравится:
http://www.adventuresofgreg.com/HPVlog/VehicleDrags.html
не сегодня абсолютный скоростной рекорд Варны не побит

[botas]

По этой ссылке получается, что на полнообтекаемом M5 74 км/ч будет примерно при 300 Вт. Может они с того момента уже улучшили обтекатель.
По крайней мере теперь у них дисковые колеса и более обтекаемый шлем:

[AlexPFR]

Про омы именно моего двигуна.  Мерил мобилозарядкой, амперметром и вольтметром:  0.082В/0.61А=0.134Ом. это между двух фаз МК, вместе с ~18*2см подводящих проводов в 3.5мм².

про 74кмч обтекаемого М5 мне как-то не верится, хотя   
мне вот эта страничка больше нравится:
http://www.adventuresofgreg.com/HPVlog/VehicleDrags.html
не сегодня абсолютный скоростной рекорд Варны не побит

Cпасибо за информацию. По предварительным расчетам получается, что КПД вашего двигуна на скорости 55 км/ч 81%, а при скорости 70 км/ч  78%. Однако есть неопределенность с расчетом реактивной мощности, т.к. неизвестна фазная частота статора и Power Factor.

Правильнее говорить не о скоростном рекорде Варны, а о скоростном рекорде  Сэма Витингхэма, ибо Варна была сконструирована специально под него. И у Варны не самый лучший коэффициент аэродинамического сопротивления, зато мидель маленький, но это опять же из-за того, что она была скроена под Сэма.
Кстати, Сэм продал одну из своих Варн за 15 тыс баксов, не так уж и много для рекордной машинки с керамическими подшипниками по сравнению с лоу рейсерами без обтекателей, которые толкают по 6000 баксов.
Если уж говорить об аэродинамических формах рекордных велосипедов, то самый  маленький аэродинамический коэффициент имеет Cheetah ( Сd=0.05, у Варны Сd=0.1), предыдущий рекордсмен. Но он не совсем лигерад, даже скорее не лигерад.

[AlexPFR]

Пытаюсь разобраться с потерями в железном сердечнике при работе ШИМ.
У нас с  nikvic была краткая дискуссия по форме тока между батареей и контроллером при работе ШИМ (ветка длительность пробега). Он утверждал, что форма тока - расческа.

Где-то здесь читал про 15кгц.

   За ШИМ-период ток через 2 обмотки "проседает" мало (продолжая идти через диод), и среднее близко к пику. Ну а он получается из напряж. акка (за вычетом текущей противоэдс и потерь в ключе) делением на сопротивление 2-х обмоток и акка.

Т.е. как я понял, форма тока - меандр. Но если мы примем индуктивность нагрузки ключей моста 330мкГн ( данные  FAS_r7), то она будет ограничивать рост тока  скоростью dI/dt=U/L. Для начала разгона, когда противоэдс равна нулю, скорость роста тока равна dI/dt=48/(3.3*10^-4)= 145454 А/сек.  Возьмем частоту ШИМ 15 кГц при скважности 2. Период открытия ключа 34 микросекунды. Соответственно максимальное значение тока будет 5 А (!). Во-первых, это говорит о том, что форма тока - треугольник. Во-вторых, амплитудная величина слишком мала. Что-то здесь не так. Я не знаю на какой частоте измерялась индуктивнось ( допустим 100 Гц или 1 кГц), но уместно предположить, что на частоте 15 кГц индуктивность обмотки с железным сердечником будет ниже, причем существенно, для обеспечения требуемых для регулирования величин тока. Но технически это означает большие потери в сердечнике.

В связи с этим, у меня возник вопрос к участникам форума. Кто-нибудь измерял на осциллографе ток между батареей и контроллером при малых скоростях вращения МК?

[AlexPFR]

Дополнительно к вопросу о форме тока в обмотках. Если форма тока и форма напряжения на обмотках не совпадают, то тогда в проводах между мотором и выходом контроллера будут гулят неслабые реактивные токи.

[AlexPFR]

Предварительное  изучение влияния  ШИМ на потери в ламинированном магнитопроводе статора мотора дают неутешительные результаты. Например, ШИМ увеличивает потери от вихревых токов в 2.5 раза по сравнению с чистой синусоидой. Причем частота ШИМ в интервале 1-20 кГц на потери влияет слабо.

www-personal.engin.umd.umich.edu/.../2008_44_8_IEEE_TMAG_Iorn_loss .pdf